Peças robóticas começaram a vibrar no mesmo ritmo sem maestro e formaram um estranho cristal do tempo mecânico
O experimento usou mais de 100 sensores e atuadores que convertem energia elétrica em movimento mecânico
O que você vai ver
- O que é um “cristal do tempo” mecânico.
- Como as peças passam do caos para um ritmo único.
- Quantas unidades foram usadas nos dois experimentos.
- Por que a falta de “reciprocidade” entre as peças é o ingrediente-chave.
- Para que esse tipo de material poderia servir no futuro.
Um conjunto de peças robóticas programadas para vibrar sem nenhum controle central acabou se organizando sozinho em um único ritmo coletivo, um estado da matéria batizado de cristal do tempo mecânico.
O que é um cristal do tempo mecânico?
Engenheiros da Universidade de Birmingham, em parceria com equipes de Amsterdã, Lyon, Delft, Leiden e Cambridge, criaram um metamaterial ativo, com mais de 100 sensores e atuadores que convertem energia elétrica em movimento. Quando essas peças passam a oscilar em ciclos regulares e repetitivos de forma coletiva, o material é classificado como um cristal do tempo.
Como as peças deixam de vibrar de forma caótica?
No início, cada componente vibra em comprimentos de onda curtos e desencontrados; aos poucos, esses padrões se fundem em ondas progressivamente mais longas, processo batizado pelos pesquisadores de “wave coarsening”, até o material inteiro oscilar como um único corpo.
Quantas unidades foram testadas?
Os pesquisadores testaram uma treliça hexagonal bidimensional com 37 unidades ativas, que passaram a oscilar em torno de 30 Hz, e também um anel elástico com 24 unidades motorizadas, cujos padrões de deformação de alta frequência acabaram se combinando em um único ciclo coletivo lento.
Por que a falta de reciprocidade é essencial?
O ingrediente-chave do fenômeno é a não reciprocidade: a resposta de uma peça à vizinha não precisa ser espelhada na direção inversa; é essa quebra de simetria que permite o surgimento espontâneo da sincronização coletiva, mesmo diante de perturbações aleatórias.
Para que esse material poderia servir?
Os pesquisadores apontam aplicações em controle de mudança de forma, robótica inspirada em biologia e matéria ativa, com um mesmo material capaz de assumir vários padrões de movimento estáveis, cada um associado a uma função diferente; os próximos passos incluem versões tridimensionais capazes de cisalhamento, flexão e torção.
Outro sistema que também depende de sincronização sem comando central é o conjunto de cílios robóticos microscópicos de Cornell inspirados em vaga-lumes, que aprendeu a bombear líquido em resposta ao calor.
Mais detalhes sobre a pesquisa estão disponíveis na reportagem original da Universidade de Birmingham.
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